4.7 Диаграммы состояния поверхностных пленок

Фазовое состояние поверхностных пленок описывается диаграммой состояния или изотермой сжатия, которая может быть построена в координатах .

Поверхностное давление измеряют непосредственно с помощью весов Ленгмюра. Этот метод основан на прямом измерении горизонтальной силы, которая действует на поплавок, отделяющий пленку от поверхности чистого растворителя. Современные весы позволяют определять поверхностные давления с точностью до сотых долей дины на см. В общем случае при уменьшении площади реализуются газообразное, жидкое и твердое состояние монослоя. Каждое состояние монослоя характеризуется определенной ориентацией молекул, зависящей от , адгезионных и когезионных свойств систем. В диапазоне давления и площади, занимаемой 1 молем ПАВ, отвечающем всем трем агрегатным состояниям пленки, диаграмма состояния имеет вид, показанный на рисунке 4.7.

Рис. 4.7. Диаграмма состояния поверхностных пленок.

Участок соответствует двумерному газу и аналогичен кривой сжатия газа. На участке происходит конденсация. В этом состоянии пленка называется растянутой жидкой пленкой и способна к сжатию, которому соответствует участок . На участке происходит фазовый переход, участку соответствует конденсированная (твердая) пленка. Участку соответствует разрушение мономолекулярной пленки, т. е. образование капли для жидкой пленки или многослойных образований для твердой пленки. Поверхностные пленки реальных ПАВ описываются диаграммами состояния, отвечающими определенному участку общей диаграммы состояния. Это зависит от длины углеводородного радикала молекулы ПАВ. Так, лауриновая кислота благодаря сравнительно короткому радикалу образует только газообразные пленки (кривые 1, 2, 3, рис.4.8).

Рис.7

Рис. 4.8. Диаграммы состояния поверхностных пленок лауриновой (1), миристиновой (2) и пальмитиновой (3) кислот.

Миристиновая кислота образует как газообразные, так и конденсированные пленки. Пальмитиновая кислота при обычной температуре образует только конденсированные пленки вследствие большой длины углеводородного радикала.